ZigBee无线传感器网络的研究与实验

4　寻址

        4．1 Zigbee协议中的两类地址

        Zigbee网络协议的每一个节点皆有两个地址：６４位的ＩＥＥＥ　ＭＡＣ地址及１６位网络地址．

        每一个使用Zigbee协议通信的设备都有一个全球唯一的６４位ＭＡＣ地址，该地址由２４位ＯＵＩ与４０位厂家分配地址组成，ＯＵＩ可通过购买由ＩＥＥＥ分配得到，由于所有的ＯＵＩ皆由ＩＥＥＥ指定，因此６４位ＩＥＥＥ　ＭＡＣ地址具有全球唯一性．

        当设备执行加入网络操作时，他们会使用自己的扩展地址进行通信。成功加入Zigbee网络后，网络会为设备分配一个１６位的网络地址。由此，设备便可使用该地址与网络中的其它设备进行通信．

        4．2 寻址方式

        单播：当单播一个消息时，数据包的MAC报头中应含有目的节点的地址，只有知道了接收设备的地址，消息方可以单播方式进行发送。

        广播：要想通过广播来发送消息，应将信息包MAC报头中的目的地址域置为0XFF。此时，所有射频收发使能的终端皆可接收到该信息。

        该寻址方式可用于加入一个网络、查找路由及执行ZigBee协议的其它查找功能。ZigBee协议对广播信息包实现一种被动应答模式。即当一个设备产生或转发一个广播信息包时，它将侦听所有邻居的转发情况。如果所有的邻居都没有在应答时限内复制数据包，设备将重复转发信息包，直到它侦听到该信息包已被所有邻居转发，或广播传输时间被耗尽为止。

5   数据传输机制

        对于非信标网络，当一个设备想要发送一个数据帧时，它会等待信道空闲，直到检测到信道为空后设备会传输该帧。

        若目的设备为FFD全功能设备，它的接收器应始终保持开启状态，以便其它的设备可随时向它传输数据。但是若设备为RFD精简功能设备，无操作时设备将关闭收发器以节约能量。此时RFD设备无法接收到任何数据。因此，其它设备只能通过RFD的FFD双亲向RFD设备请求或发送数据。直到RFD上电RX收发器后，它会向双亲请求自己的信息数据，若双亲缓冲区中存有发给孩子的信息，则将该信息发给孩子设备。该操作模式可降低RFD的功耗，但相应的双亲FFD节点应拥有足够的RAM空间，以便为孩子设备缓冲信息。若孩子设备没有在规定的时间内请求信息，信息将被丢失。

6   Zigbee无线网络的形成

        首先，由Zigbee协调器建立一个新的Zigbee网络。一开始，Zigbee协调器会在允许的通道内搜索其它的Zigbee协调器。并基于每个允许通道中所检测到的通道能量及网络号，选择唯一的16位PAN ID，建立自己的网络。一旦一个新网络被建立，Zigbee路由器与终端设备就可以加入到网络中了。

        网络形成后，可能会出现网络重叠及PAN ID冲突的现象。协调器可以初始化PAN ID冲突解决程序，改变一个协调器的PAN ID 与信道，同时相应修改其所有的孩子设备。通常，Zigbee设备会将网络中其它节点信息存储在一个非易失性的存储空间-邻居表中。加电后，若孩子设备曾加入过网络，则该设备会执行孤儿通知程序来锁定先前加入的网络。接收到孤儿通知的设备检查它的邻居表，并确定设备是否是它的孩子，若是，设备会通知孩子设备它在网络中的位置，否则孩子设备将作为一个新设备来加入网络。而后，孩子设备将产生一个潜在双亲表，并尽量以合适的深度加入到现存的网络中。

        通常，设备检测通道能量所花费的时间与每个通道可利用的网络可通过ScanDuration扫描持续参数来确定，一般设备要花费1分钟的时间来执行一个扫描请求，对于Zigbee路由器与终端设备来说，只需要执行一次扫描即可确定加入的网络。而协调器则需要扫描两次，一次采样通道能量，另一次则用于确定存在的网络。